۱۳۸۹-۱۲-۷، ۰۲:۴۱ صبح
متن سخنرانی :
دکتر مهدی قالیبافیان
عضو هیئت علمی دانشکده فنی دانشگاه تهران
مدیر فنی شرکت مهندسان مشاورسانو
جوهر « بهسازی لرزه ای » وفرق آن با « مقاومسازی» چیست ؟
« بهسازی لرزه ای » (Seismic Rehabilitation) بیانگرمفهومی مرکب از دو مفهوم دیگر بهشرح زیر است :
اول، « بهسازی » ، که مفهومی است گسترده و فراگیر و دارای وجوهمختلف و متعدد
دوم، « لرزه ای » که مشخص می کند چه نوع بهسازی مورد نظراست. برای شناخت « بهسازی لرزه ای » باید دو مفهوم فوق مورد بررسی و واکاوی قرارداده شوند تا بتوان با نگاه کردن به امر « بهسازی لرزه ای » از زوایای مختلف،جوهراصلی آن را دریافت.
1- بهســـازی
« بهسازی » (Rehabilitation) درلغت به مفهوم بهتر کردن، اصلاح یابهبود بخشیدن به وضعی یا شرایطی است .
در صنعت ساختمان، بهسازی برحسب تعریف ، ایجاد قابلیت انجام وظیفهیا وظائفی است در ساختمان، سازة ساختمان یا اجزا (Components) و عناصر (Elements) آن ، که در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال آن وظیفه یا وظائف نیستند.
در این تعریف :
- منظور از « ساختمان » (construction) هر فضائی است که برای زیست، کار ، خدمات ، تولید، ارتباطات ، جابه جا شدن انسانها و حمل ونقل تولیدات صنعتی وکشاورزی حاصل از کار انسانها، ساخته می شود.
- « سازه» (Structure) مجموعه آن « اجزا » (Components) و « عنــــاصـر» (Elements) ساختمان است که بارها و اثرعاملهای دیگر را از قسمتهای مختلف ساختمان گرفته و به زمین منتقل می سازند.
- عدم توانائی ساختمان برای انجام وظیفه، که دراین تعریف مورد اشارهقرارگرفته، ممکن است ناشی از نارسائی طرح، نامناسب بودن اجرا، بهره برداری بی ضابطهیا فروپایگی ساختمان، سازه ساختمان یا اجراو عناصر آن در اثر از دست رفتن مشخصه هایمصالح و تجهیزات به دلائل مختلف از جمله اثر فرساینده زمان، سانحه، حادثه یا عواملدیگر ، یا حاصل تغییر و تحول در شرایط زیست و کار وسنگین تر شدن وظائف مورد انتظاراز ساختمان باشد.
اگر بهسازی به منظور جبران فروپایگی و برگرداندن ساختمان،سازه ساختمان یا اجرا وعناصر آن به وضع اولیه باشد، « اعاده کیفیت » یا « اعادةوضع» (Retrofitting) گفته می شود.
اگر بهسازی به منظور پاسخگوئی به تغییر و تحول شرایط بهره برداری وسنگین تر شدن وظائف مورد انتظار از ساختمان باشد، اعم از اینکه در ساختمان ، سازةساختمان یا اجزا و عناصر آن فروپایگی به جود آمده باشد یا خیر، « ارتقای کیفیت » یا « ارتقای وضع» (Upgrading) نام دارد.
بهسازی طیفی گسترده از خدمات مهندسی و فعالیتهائی را در بر می گیردکه ممکن است به منظورهای مختلف فنی ، اقتصادی، اجتماعی ، فرهنگی، زیبائی شناسی وحتیسیاسی، انجام داده شوند، از جمله:
- نمای ساختمان را به منظور تلطیف منظر یاهماهنگی با محیط اطراف بهسازی می کنند.
- به منظور کم کردن بار ساختمان، دیوارهای جداگر آن را تخریب و بامصالح سبک تر جایگزین
می نمایند.
- دیوارهای ساختمان را به منظور کاهش آلودگی صوتی، بهبود شرایط زیستو افزایش
رفاه بهره برداری کنندگان ، عایق بندی صدائی می کنند.
- گردشکار داخلی بنا را به منظور پاسخگوئی به نیازهای جدید وهماهنگ کردن آن با شرایط وتکنولوژی روز تغییر می دهند.
- به منظور کاهش هزینه های تامین شرایط دمائی در داخل ساختمان وکاهش میزان تبادل حرارتی آن با بیرون، دیوارهای ساختمان را عایق بندی حرارتی مینمایند.
- برای بهتر کردن شرایط دمائی در فضاهای داخل ساختمان و کاهش هزینههای گرمایش، خنک کردن وتهویه، موتورخانه ها وسیستمهای تاسیساتی را تعویض و باسیستمهائی کاراتر جایگزین می کنند.
- با تغییر یافتن وضع شبکه های زیربنائی سراسری آب ، فاضلاب ، گازوبرق، به منظور تامین هماهنگی ، شبکه های داخلی را اصلاح یا تعویض می نمایند.
- به منظور ایجاد قابلیت های لازم در ساختمان برای استفاده ازکامپیوتر و سیستمهای ارتباطی و مخابراتی روز آمد، تغییراتی در فضاهای داخل بناداده می شوند.
- بناهائی را به عنوان میراث فرهنگی باقیمانده از گذشتگان ، احیا،تعمیر یا مرمت می کنند تا بتوان آنها را حفظ کرده وسالم به آیندگان سپرد.
- محتمل است یک بنا را که جنبه ملی و نمادین دارد، مثلا" ساختمانیرا که اتفاقی ویژه ومهم در آن رخ داده، منزل یک رهبر سیاسی، یک دانشمند یا یکهنرمند را از طریق بهسازی حفظ نمایند.
- ممکن است سازه یک ساختمان و اجزا وعناصر متشکله آن، به منظورافزایش ایمنی و عمر مفید ساختمان، مورد بهسازی قرار داده شوند.
- به منظور « ایمنداشت » (Preservation) یعنی حراست زندگی انسان درمقابل بلاهائی که خود به وجود آورده ، نظیر خطرات امواج الکترو مغناطیسی ، تابشهایرادیو اکتیو و آلودگیهای زیست محیطی، محتمل است که تغییراتی کوچک یا بزرگ در اجزا وعناصر ساختمان داده شوند.
- بهسازی صرفنظر از نوع و گستردگی آن ، مستلزم «دخالت » (Intervention) در وضع موجود ساختمان است و همانطور که بهسازی، طیفی گسترده را شاملمی شود، میزان دخالت در وضع ساختان،اجزا و عناصر آن نیز طیفی گسترده از بسیار کم تابسیار زیاد را پوشش می دهد که از ترمیم (Make up, Clean up) آغاز شده و پس از عبوراز تعمیر (Repair) ، تقویت (Strengthening)، باز پیرائی (تعمیر و رنگ) (Refurbishing) ، نوکاری (تعمیر و رنگ کلی) (Renovation) ، تعمیرسازگاری (Adaptation)،
(تعمیر اساسی)(Reconditioning)، تغییرنوع بهره برداری و گردشکار (Remodeling) ، بازسازی (Rebuilding) ،جـــایگزینی (Substitution) یـا تعویض (Restoration) در ساختمانهای پیش ساخته، به احیای (Restoration) ، بناهای قدیمی میرسد که وارد جزییات آنها نمی شوم . بدیهی است که اگر هیچ یک از این راه حلها وافیبه مقصود نبود، اگر ساختمان مزاحمتی نداشت، به حال خود رها می شود یا تخریب و بهجای آن بنائی دیگر با مشخصه های دیگر احداث می گردد که « نوسازی» (Reconstruction) گفته می شود.
2- مفهوم « لرزه ای»
مفهوم « لرزه ای» از زمانی در نوشته ها وخدمات مهندسی وارد شد ، کهمهندسان به تجربه دریافتند که برای تامین ایمنی آنچه می سازند، ناگزیر باید اثرتکانهای شدید زمین را ، که به صورت ادواری حادث می شوند، در نظر بگیرند.
در واقع، لطمات ناشی از زلزله های بزرگ وکوچک و کوشش برای احتراز ازاین لطمات، محمل اصلی تکوین ورشد روشها و مشخص شدن معیارهای تامین ایمنی ساختمانهادر برابر زلزله بوده اند و بطور بدیهی، هرچه مراکز تجمع جمعیت بزرگتر شده اند، بهدلیل افزایش آسیب پذیری بالقوه آنها در برابر زلزله، ضرورت تامین ایمنی آنها دربرابر زلزله محسوستر وتلاش برای یافتن راه حلی به منظور تامین ایمنی بیشتر شده است. پیشگامان این راه دانشمندان کشور ژاپن و در پی آنان دانشمندان ایالات متحده آمریکابوده اند.
اولین اقدام عملی در این راه ، انجام پژوهشهائی در دانشگاه توکیو ازسالهای 1910 برای شناختن رفتار ساختمانها در موقع زلزله و تامین پایداری آنها ، بهابتکار دکتر ر.سانو (Dr.R.SANO) بوده است.
در ایالات متحده آمریکا پس از زلزله سال 1906 سانفرانسیسکو و حریقفراگیر ناشی از آن در ساختمانهای چوبی ، ابتدا حریق در مرکز توجه قرار گرفت ولیبتدریج توجه به سمت تامین پایداری ساختمانها در برابر زلزله معطوف شد و درسال 1925پس از زلزله سانتاباربارا ، برای اولین بار ضوابط و معیارهائی برای تامین پایداریساختمانها در برابر زلزله در آئین نامه متحدالشکل آمریکا U.B.C. مطرح شدند که رعایتآنها اختیاری بود و حدود 10 سال طول کشید که رعایت این ضوابط از حالت اختیاری خارجو اجباری گردد. این امر در سال 1935 در U.B.C. تصریح شد.
تدوین ضوابط برای تامین ایمنی ساختمانها در برابر زلزله، بتدریج درسایر کشورها هم آغاز گردید و هنوز تلاش برای تدقیق و پالایش این ضوابط، بطور گستردهوجهانی ادامه دارد. در کشور ما نیز پس اززلزله ویرانگر بوئین زهرا در سال 1341،تلاش برای تدوین اولین مدرک آئین نامه ای به منظور تامین ایمنی ساختمانها در برابرزلزله ، به ابتکار و هدایت آقای مهندس علی اکبر معین فر در چارچوب دفتر فنی سازمانبرنامه آغاز گردید.
با توجه به اینکه تلاش مهندسان برای طراحی ساختمانها در برابرزلزله وقتی شروع شدکه دهها سال از تدوین ضوابط طراحی و تامین ایمنی ساختمانها درمقابل بارهای قائم می گذشت، بطور طبیعی برای طراحی ساختمانها در برابر زلزله، ازهمان الگوی تامین ایمنی در مقابل بارهای قائم کمک گرفتند و همانطور که تامین ایمنیدر مقابل بارهای قائم و گاه بارهای جانبی باد، با برداشتی « یقین اندیشانه» به «تامین مقاومت» اجزا و عناصر سازه ای مشخص، در محیط ارتجاعی ، در مقابل نیروهایمشخص، محدود می شد، کوشش به عمل آمد که اثر زلزله را هم به صورت نیروئی جانبی درنظر گرفته و بر روی ساختمان اثر بدهند.
در اولین ضوابط مربوط به طراحی ساختمانها در برابر زلزله، با ایناستدلال که در موقع زلزله ، ساختمان تحت اثر(شتاب زمین) شتاب می گیرد واین شتاب بهپدید آمدن نیروی اینرسی می انجامد، در صدی از وزن ساختمان و اشیاء، مواد و بارهایدیگر موجود در آن را به صورت نیروئی افقی برساختمان اثر دادند و تصور حاکم این بودکه با تامین «مقاومت» اجزا و عناصر سازه ای در برابر این نیرو در محیط ارتجاعی ، میتوان ایمنی در برابر زلزله را تامین کرد و مانع خرابی ساختمان شد. به این ترتیب « طراحی برای مقاومت در برابر زلزله» شکل گرفت . ولی به دلیل قدرت تخریبی زیادمشاهده شده در زلزله های شدید ونامشخص بودن سقف آن، در هر تجدید نظر، درصد منظورشده در ضوابط افزایش داده می شد و خیلی زودآشکار گردید که با پذیرش رفتار ارتجاعیاجزا و عناصر سازه ای، ابعاد این اجزا وعناصر بطور غیر متعارف بزرگ می شوند وعملا" امکانات موجود انسان پاسخگوی این راه حل نیست. رسوبات ذهنی آن دوره هنوز هم کاملا" از بین نرفته وهنوز هم عده ای از مهندسان، تامین ایمنی در برابر زلزله را به « تامین مقاومت» تعبیر می کنند.
وقتی مهندسان دریافتند که تامین ایمنی ساختمانها در برابر نیروهایزلزله با همان الگوی تامین ایمنی در برابر بارهای قائم عملی نیست، جستجوی راهحلهای دیگر را در دستور کارشان قراردادند.
در اولین پژوهشها، مشخص گردید که باید فرق ماهوی موجود بین بارهایقائم ونیروهای اینرسی ناشی از زلزله را در بررسی ایمنی ساختمانها در برابر زلزله مدنظر داشت. مقادیربارهای قائم در جریان زلزله تغییری
نمی کنند و ثابت اند ولینیروهای اینرسی تابع شتاب داده شده به ساختمان دراثر زلزله اند و با تغییر مقدارشتاب تغییر می کنند و در واقع نمایانگر انرژی حرکتی القا شده به ساختمان می باشندکه باید توسط ساختمان جذب و مستهلک شوند. با عنایت به اینکه بخشی از این انرژی میتواند با تغییر شکلهای ارتجاعی و بخشی دیگر با تغییر شکلهای فرا ارتجاعی جذب شوندواگر ساختمان قادر به جذب و اتلاف انرژی حرکتی از این طریق نباشد، خرابی آن حتمیخواهد بود، مهندسان کوشش کردند با پذیرش خرابیهای محدود قابل کنترل وبا قبول درهمشکستن موضعی بخشهائی از اجزا وعناصر متشکله سازه ساختمان که خرابی آنها باعثفروپاشی ساختمان نمی شود وپس از زلزله، بسادگی قابل بهسازی اند، نیروهای زلزله راجذب و مستهلک نمایند. به عبارت دیگرسعی کردند که اگر نمی توانند از بروزخرابیجلوگیری کنند، آن را به جائی منتقل نمایند که آثار زیانبارش کمتر وجبران آنها پس اززلزله آسانتر باشد.به علاوه برای محدود کردن آثار جانبی خرابی، سعی کردند که پدیدارشدن گسیختگی در اجزا و عناصر سازه حالت ترد و ناگهانی نداشته و به صورت تغییرشکلهای فرا ارتجاعی و تشکیل مفصلهای خمیری باشد. به این ترتیب بتدریج ، اهمیت تغییرشکلهای فرا ارتجاعی برای جذب و اتلاف انرژی القا شده به ساختمان در اثر زلزله ،روشن شد و ابتدا مفهوم « شکل پذیری » در ضوابط طراحی منعکس و سپس «طراحی برایظرفیت» شکل گرفت.
موضوع محوری « طراحی برای ظرفیت» جذب و اتلاف انرژی حرکتی زلزله بهکمک تغییر شکلهای فرا ارتجاعی و تشکیل مفصلهای خمیری در مقاطع و مناطق از پیش تعیینشده سازه می باشد که بطور بدیهی مستلزم آن است که سازه نا معین (هیپرستاتیک) ودارای پیوندهای اضافی مناسب باشد، بطوریکه با از بین رفتن تعدادی از این پیوندهادراثر تغییر شکلهای فرا ارتجاعی ، سازه فرو نریزد.
بموازات این تغییر وتحولات ، اهمیت تغییر مکانهای جانبی نقاط مختلفاجزا و عناصر سازه ای در پایداری سازه ها روشن و محدود کردن این تغییر مکانها بهمنظورتامین ایمنی در برابر نیروهای زلزله ضرورت یافت، بویژه توجه به این نکته معطوفگردید که گرچه بروز تغییر شکلهای فرا ارتجاعی وتشکیل مفصلهای خمیری کار جذب و اتلافانرژی حرکتی ناشی از تکانهای شدید زمین را تسهیل می نماید، ولی تغییر مکانهای جانبیسازه نسبت به تغییر مکانهای نظیر رفتار ارتجاعی بیشتر می شوندو این مسئله از لحاظانطباق با ضوابط و قیود آئین نامه ای مربوط به تغییر مکانهای جانبی باید در طراحیملحوظ شود.
همچنین بتدریج با توجه به اینکه در همه احوال منظور از طراحی ،تامین و حفظ قابلیت بهره برداری از ساختمان است و سازه فقط بخشی از این قابلیت رافراهم می کندو اجرا و عناصر غیر سازه ای هم در تامین قابلیت
بهره برداری ازساختمان نقش اساسی دارند، بتدریج ضوابط و قیودی، هرچند کمرنگ، در آئین نامه هاوضوابط تایمن ایمنی ساختمانها در برابر زلزله وارد شدند.
3- بهسازی لرزه ای
با آنچه در مورد «بهسازی» و مفهوم لرزه ای گفته شد، اکنون می توان «بهسازی لرزه ای » را بررسی کرد.
گفتیم «بهسازی» موقعی صورت می گیرد که نارسائییا کمبودهای در ساختمان وجود داشته باشد وبرخی از موارد بهسازی را نام بردیم.
همچین دیدیم که مفهوم « لرزه ای» به چه مقولاتی مربوط می شود وبویژه دیدیم که آئین نامه ها در مورد سازة ساختمان، از دیدگاه این مفهوم روی چهنکاتی تاکید می ورزند.
حال می توانیم بگوئیم «بهسازی» وقتی مطرح می شود که ساختمانی، بهرعلت، آسیب دیده یا احتمال آسیب دیدنش در شرایط مختلف و به صورت عام وجود داشتهباشد. اما بهسازی لرزه بطور عمده موقعی مطرح
می شود که کاهش احتمال آسیب پذیریو بروز نارسائیهای کوچک یا بزرگ در ساختمان در اثر زلزله مد نظر باشد.
ذکر ایننکته خالی از لطف نیست که گرچه بهسازی به قدمت ساختن و در واقع همزاد آن است، تاچند دهه پیش ، «بهسازی» کار مهندسی محسوب نمی شد و آن را به حرفه مندان رده هایپایین ، یعنی معماران (به مفهوم سنتی) و بنایان واگذار می کردند و بطور استثنائی درموارد ویژه و برای ساختمانهای خاص از مهندسان کمک گرفته می شد. کارمهندسان ساختنفضاهای زیست و کار وارتباطات بود ودر واقع مهندسان کالبد فیزیکی زندگی مدنی را میساختند و اکنون هم می سازند، ولی با پیچیده تر شدن ساختمانها و بالطبع بغرنج شدنبهسازی آنها، بتدریج حضور مهندسان در این عرصه بیشتر شد ووقتی در حدود ربع قرن پیششورای اقتصادی سازمان ملل متحد در یک اقدام بی سابقه، کتابی در زمینه بهسازی وبرخیضوابط حاکم بر آن منتشر کرد، مسئله جایگاهی دیگر یافت. بویژه انتشار این کتاباهمیتی نمادین از لحاظ نشان دادن جایگاه مهم بهسازی در اقتصاد جهان داشت.
حدود بیست سال پیش، وقتی پیشنهاد کردم که «بهسازی» به عنوان درسیمستقل و واحدی اختیاری، برای اولین بار در دانشکده فنی ارائه شود، شاید برخی ازهمکاران هم به خاطر داشته باشند که می گفتم « اگر قرن بیستم قرن ساختن است، قرنبیست و یکم قرن بهسازی خواهد بود» و در قرن بیست و یکم، «ساختن» و
« بهسازی» همعنان و رکاب به رکاب حرکت خواهند کرد. ولی اکنون وضع ازاین هم فراتر رفته وبهسازی جلوتر از ساختن و نوسازی حرکت می کند. یکی از علل عمده این مسئله ، این استکه مهندسان در نوسازی بطور عمده در چارچوب مقررات و مفاهیم کلاسیک و متداول بایدحرکت کنند ولی در بهسازی امکان مطرح کردن افکار نو و راه حلهای غیر متعارف بیشتراست. یکی از ثمره های بزرگ این نحوة برخورد با مسئله ، «طراحی ساختمانها دربرابرزلزله برمبنای عملکرد» است که اول بار در بهسازی مطرح شد وسپس راه خود را به سمتآئین نامه های ساختن ساختمانهای نوگشود وگسترش یافت.
در اولین کارهای بهسازی که مهندسان به عهده گرفتند، بطور طبیعیتلاشها متوجه تعمیم مقررات تامین ایمنی ساختمانهای نو، بر امر بهسازی ساختمانهایموجود بود ولی تجربیات حاصل نشان دادند که رعایت این مقررات در بهسازی خواه بهمنظور « اعاده کیفیت» (اعاده وضعیت) ساختمانهای آسیب دیده و خواه به منظور «ارتقایکیفیت» (ارتقای وضعیت) ساختمانهائی که انجام وظیفه یا وظائفی سنگین تر از آنها موردنظر است ، دخالت بسیار در وضع موجود ساختمان را ایجاب می کند و به مراتب پرهزینهتراز اعمال مقررات مزبور در ساختمانهای در دست طراحی و ساخت است و امکاناتی قابلملاحظه می طلبد که فراهم کردن این امکانات اگر غیر ممکن نباشد، اغلب بسیار مشکل استبطوریکه دراغلب موارد پافشاری در کاربرد مقررات نوسازی در امر بهسازی ، کار را بهبن بست می کشاند. کوشش برای یافتن راه حل ادامه یافت و مهندسان دست اندرکار بهسازیبتدریج به این نتیجه رسیدند که اگر نمی توان باهزینه ای منطقی و معقول ایمنیساختمانی را تا حد یک ساختمان
نو بالابرد، دلیلی ندارد که آن را به حال خود رهاکنیم. بلکه عقل سلیم و منطق مهندسی حکم می کنند که با تساهل و تسامح واختیار کردنمیزان دخالت در وضع ساختمان متناسب با امکانات، هرمیزان ایمنی را که دستیابی به آندرچارچوب منطق وامکانات میسر است، تامین کنیم.
اهمیت این راه حل موقعی بیشتر شد که از سوئی ، برمبنای شناخت بیشتراز پدیدة زلزله، آئین نامه های روز آمد تامین ایمنی ساختمانها در برابر زلزله،محدودیتهائی بیشتر برای طراحی ساختمانها در نظر گرفتند و از سوئی دیگر ، توقع جوامعانسانی برای تامین ایمنی، با سرعت رو به افزایش نهاد و « بهسازی لرزه ای ساختمانهایموجود» در دستور روز قرار گرفت. زیرا مسئله از دو حال خارج نبود، یا ساختمانهابراساس آئین نامه ای معتبر برای زلزله طراحی نشده بودند یا براساس آئین نامه هایپیشین طراحی شده بودند که نیروها و محدودیتهائی کمتر نسبت به آئین نامه هایجدیداعمال می کردند ولذا در هر دو حال ، ایمنی ساختمانها در برابر نیروهای زلزلهمورد تردیدبود و می بایست مورد واکاوی قرار می گرفت و بطور بدیهی، با توجه به حجمزیاد ساختمانها و محدودیت امکانات، تامین ایمنی همه ساختمانهای موجود در حدساختمانهای نو میسر نبود و چاره ای جز این نبود که به تامین ایمنی نسبی در حدمقدورات اکتفا شود. وقتی که به این ترتیب بهسازی با تساهل و تسامح برای تامین ایمنیمحدود ضرورت یافت ، برای احتراز از اعمال سلیقه های متفاوت و ضابطه مند کردن امربهسازی با پذیرش ایمنی نسبی، فکر تدوین ضوابطی برای بهسازی ساختمانهای موجود، درمجامع مهندسی پدید آمد.
کار تدوین این ضوابط با تعریف «سطوح عملکرد ساختمان» شامل «سطوح عملکرد سازه ای» و
«سطوح عملکرد غیرسازه ای » از یک سو و تعریف سطوحمخاطرات زلزله تهدید کنندة ساختمانها از سوئی دیگر، آغاز شد و بتدریج به تدوین « ضوابط بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود» انجامید.
به این ترتیب، با تجدید نظر در فلسفه بهسازی ، بهسازی از قید آئیننامه های طراحی و ساخت ساختمانهای نو رها گردید.
براساس این ضوابط، «بهسازی لرزه ای» را می توان نوعی « بهینه سازی » در « بهسازی» دانست که شاخصه اصلی آن تامین ایمنی بطور نسبی، متناسب با مقدوراتوامکانات ، برای تمام اجزا و عناصر ساختمان، اعم از سازه ای و غیر سازه ای استواین را می توان «جوهر اصلی بهسازی لرزه ای» دانست .
در کشور ما نیز، تقریبا" همزمان با اکثر کشورهای زلزله خیز جهان،این ضوابط توسط «سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور» تدوین و تحت عنوان «دستورالعملبهسازی ساختمانهای موجود» منتشر گردید و در اختیار دست اندرکاران قرارگرفت .
براساس این دستوالعمل ، وقتی صحبت از بهسازی لرزه ای ساختمانی بهمیان می آید، مفهومش این است که ساختمان مزبور، کم یا بیش، عملکرد لازم را در برابرزلزله ندارد.
عملکرد ساختمان ، همانطور که دیدیم ، مشتمل بردو مولفه است ، عملکردسازه ای و عملکرد غیرسازه ای . عملکرد سازه ای بطور بدیهی به سازه ساختمان مربوط میشود و عملکرد غیرسازه ای ،اقلام معماری و تاسیساتی را شامل می گردد.
وقتی می گوئیم سازه یک ساختمان عملکرد لازم ندارد، محتمل است که یکییا تعدادی از نارسائیهای مشروحه زیررا داشته باشد:
- برخی از اجزای سازه یا کل آن ، « مقاومت»کافی دربرابر نیروهایناشی اززلزله را نداشته باشند و تلاشها و تنشها در مقاطع مختلف سازه از حد قابلپذیرش فراترروند.
- برخی از اجزای سازه یا کل آن ، فاقد «سختی» مناسب در برابر اثرنیروهای ناشی از زلزله باشند و تغییر مکانهای جانبی سازه از حد قابل پذیرش تجاوزنمایند.
- برخی از اجزای سازه یا کل آن از «شکل پذیری» کافی برخوردارنباشند و نتوانند انرژی منتقله از زلزله به ساختمان را گرفته ، از طریق احراز تغییرشکلهای فرا ارتجاعی در مقاطع واجزای از پیش تعیین شده ، بدون درهم شکستن و فروریختنساختمان ، تلف نمایند.
وقتی عملکرد غیر سازه ای ساختمانی در برابر زلزله نارسائی داشتهباشد، ممکن است در موقع زلزله کاستیهای زیر درآن پدید آیند:
- شبکه برق ساختمان آسیب ببیند و زندگی درداخل ساختمان مختل شود (مثلا" آسانسورها متوقف شوند) یا در اثر اتصالی مدارها و جرقه زدن آنها سبب ایجادحریق گردد.
- چراغها جداشده ، فروافتاده و گردشکار در داخل ساختمان و راههایخروج اضطراری به دلیل از بین رفتن سیستم تامین روشنائی ، مختل شود.
- در ساختمانهای خاص نظیر بیمارستانها، سیستم تامین و توزیع برقاضطراری آسیب دیده و قادربه انجام وظیفه نباشد.
- شبکه تلفن ، سیستم ارتباطی ومخابراتی، تجهیزات پیام رسانی ،تجهیزات شبکه کامپیوتر ، تجهیزات اعلام حریق و پیشگیری از آن آسیب دیده و کارشاندچار اختلال شود.
- شبکه لوله کشی آب آسیب دیده و آب به داخل فضاها نشت نماید یا حتیلوله ها شکسته و جریان آب قطع گردد.
- لوله کشی فاضلاب آسیب دیده و نشت فاضلاب،بهداشت فضاها را مختل کرده و سلامتی بهره برداران از ساختمان را به مخاطرهاندازد.
- لوله کشی گاز آسیب دیده ، گاز به بیرون نشت نماید وخطر انفجار وآتش سوزی درساختمان پدید آید.
- سیستمهای گرمایش ،سرمایش ،تهویه و تعویض هوا وموتورخانه ها آسیب دیده و شرایط نامناسب رفاهی برای زندگی پدیدآورند و سبب پخش شدنموادی نظیر آمونیاک و گازهای هالوژنه شده و بهداشت ساکنان را به مخاطرهاندازند.
- تیغه ها و دیوارهای جداگر فروریخته ، باعث لطمات جانی ومالی شده وگردشکارفضاها را برهم زنند.
- سقفهای کاذب فروریخته یا دراثر ضربه زدن بهدیوارها و جداگرها وحتی به اجزای سازه ای ، باعث تشدید خرابیهای ناشی اززلزله وافزایش لطمات و تلفات گردند.
- شیشه های درها و پنجره ها شکسته و فضاها غیرقابل استفادهگردند.
- درها و پنجره ها در نتیجه تغییر شکلهای ماندگار ناشی از حرکاتزلزله ، بازوبسته نشوند.
- .........................
از این موارد باز هم می توان یافت ، به عبارت دیگر مواردکاستیهای ناشی از نقص عملکرد سازه ای ، بویژه نقص عملکرد غیرسازه ای به موارد فوقمحدود نمی شوند و طبعا" در « بهسازی لرزه ای» بایدبه همه این کاستیها اندیشید وآنها را رفع کرد و توجه داشت که نه با تامین عملکرد سازه ای ساختمان به تنهائی و نهتنها با تامین عملکرد غیره سازه ای ساختمان، عملکرد مورد انتظار ساختمان تامین نمیشود. به عنوان مثال ساختمان بیمارستانی را درنظر بگیرید که سازه آن همه جانبهبهسازی شده بطوریکه در مقابل زلزله خدشه ای به عملکرد آن وارد نیامده است ولی تمامشبکه های آن شامل شبکه آب ، فاضلاب ، برق، گازآسیب دیده ، شیشه های درها و پنجره هاشکسته اند. آیا چنین بیمارستانی می تواند عملکرد مورد انتظار را در موقع زلزله و پساز زلزله داشته باشد؟
با توجه به آنچه گذشت می توان نتیجه گرفت که « مقاوم سازی» جزئی از یک کل به نام
« بهسازی لرزه ای» است واطلاق نام جزءبهکل و کاربرد واژه « مقاوم سازی » به جای « بهسازی لرزه ای» گمراه کننده است و اینشبهه را ایجاد می کند که همانند یک قرن پیش، هنوز تنها به مقاومت می اندیشیم و میخواهیم سازه و اجزای سازه ای ساختمان موجودی را چنان تقویت کنیم که دربرابر زلزلهمقاومت نمایند. این کاراگر غیرممکن نباشد، بسیار مشکل ، پرهزینه و زمان براست ، درحالیکه « بهسازی لرزه ای »
جامع نگر و فراگیر است و همه اجزا و عناصر ساختمان، اعم از سازه ایو غیر سازه ای را شامل می شود و می تواند به درجات مختلف صورت گیرد و با رعایتموازین بهسازی لرزه ای، متناسب با امکانات می توان ایمنی راکم یا زیاداختیار نمودو زمان و هزینه لازم برای بهسازی را کاهش یا افزایش داد. به عبارت دیگر، فرق « مقاوم سازی» با « بهسازی لرزه ای» ، فرق موجود بین یک « جزء» محدود و غیر قابلانعطاف با یک «کل» فراگیرو انعطاف پذیر است.
با توجه به تعددساختمانهایموجود در سطح کشور و اینکه بطور طبیعی آئین نامه های جدید طراحی ساختمانها در برابرزلزله ، که ملحوظ داشتن نیروهای بیشتری رادرطراحی ساختمانها طلب می کنند،
نمیتوانسته اند درطرح واجرای آنها رعایت شوند، حجم عملیات لازم برای «مقاوم سازی » ساختمانهای مزبور زیادو هزینه های مربوطه بقدری گزاف خواهندبودکه عملا" قابل تامیننیستند و صحبت از
«مقاوم سازی » آنها ، تعلیق کار به محال است .
ولی می توان براحتی از ایمن سازی فنی وبهسازی لرزه ای صحبتکردزیرا « ایمنی » مقوله ای نسبی است و می توان حتی بدون هزینه یا با هزینه ایناچیز، از بخشی از لطمات و خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله جلوگیری کرد. به عنوانمثال می توان با انتقال بارهای سنگین (مثل بایگانی و آرشیو) از طبقات بالای ساختمانیک اداره به طبقات پائین یا به زیرزمین ، میزان ایمنی دربرابرزلزله را افزود. یا بابستن قفسه ها، یخچال و غیره به دیوار، آسیب پذیری آنها را کاهش داد. بدیهی است کههرچه امکانات بیشتر باشند، میزان ایمنی را بیشتر می توان افزود و میزان ایمنی رامتناسب با عملکرد مورد انتظار از ساختمان ، زیاد یا کم اختیار کرد.
برای حسن ختام یادآوری می شود که وقتی سازمان مدیریت و برنامهریزی کشور، بابررسی جوانب امر، نام جامع و مانع « بهسازی لرزه ای » را برای تامینایمنی ساختمانهای موجوددربرابر زلزله اختیار کرده
است ، اصلح آن است که این نامرا بپذیریم و با کاربردواژه های نارسا، ایجاد اغتشاش فکری نکنیم .
دکتر مهدی قالیبافیان
عضو هیئت علمی دانشکده فنی دانشگاه تهران
مدیر فنی شرکت مهندسان مشاورسانو
جوهر « بهسازی لرزه ای » وفرق آن با « مقاومسازی» چیست ؟
« بهسازی لرزه ای » (Seismic Rehabilitation) بیانگرمفهومی مرکب از دو مفهوم دیگر بهشرح زیر است :
اول، « بهسازی » ، که مفهومی است گسترده و فراگیر و دارای وجوهمختلف و متعدد
دوم، « لرزه ای » که مشخص می کند چه نوع بهسازی مورد نظراست. برای شناخت « بهسازی لرزه ای » باید دو مفهوم فوق مورد بررسی و واکاوی قرارداده شوند تا بتوان با نگاه کردن به امر « بهسازی لرزه ای » از زوایای مختلف،جوهراصلی آن را دریافت.
1- بهســـازی
« بهسازی » (Rehabilitation) درلغت به مفهوم بهتر کردن، اصلاح یابهبود بخشیدن به وضعی یا شرایطی است .
در صنعت ساختمان، بهسازی برحسب تعریف ، ایجاد قابلیت انجام وظیفهیا وظائفی است در ساختمان، سازة ساختمان یا اجزا (Components) و عناصر (Elements) آن ، که در وضع موجود قادر به انجام تمام و کمال آن وظیفه یا وظائف نیستند.
در این تعریف :
- منظور از « ساختمان » (construction) هر فضائی است که برای زیست، کار ، خدمات ، تولید، ارتباطات ، جابه جا شدن انسانها و حمل ونقل تولیدات صنعتی وکشاورزی حاصل از کار انسانها، ساخته می شود.
- « سازه» (Structure) مجموعه آن « اجزا » (Components) و « عنــــاصـر» (Elements) ساختمان است که بارها و اثرعاملهای دیگر را از قسمتهای مختلف ساختمان گرفته و به زمین منتقل می سازند.
- عدم توانائی ساختمان برای انجام وظیفه، که دراین تعریف مورد اشارهقرارگرفته، ممکن است ناشی از نارسائی طرح، نامناسب بودن اجرا، بهره برداری بی ضابطهیا فروپایگی ساختمان، سازه ساختمان یا اجراو عناصر آن در اثر از دست رفتن مشخصه هایمصالح و تجهیزات به دلائل مختلف از جمله اثر فرساینده زمان، سانحه، حادثه یا عواملدیگر ، یا حاصل تغییر و تحول در شرایط زیست و کار وسنگین تر شدن وظائف مورد انتظاراز ساختمان باشد.
اگر بهسازی به منظور جبران فروپایگی و برگرداندن ساختمان،سازه ساختمان یا اجرا وعناصر آن به وضع اولیه باشد، « اعاده کیفیت » یا « اعادةوضع» (Retrofitting) گفته می شود.
اگر بهسازی به منظور پاسخگوئی به تغییر و تحول شرایط بهره برداری وسنگین تر شدن وظائف مورد انتظار از ساختمان باشد، اعم از اینکه در ساختمان ، سازةساختمان یا اجزا و عناصر آن فروپایگی به جود آمده باشد یا خیر، « ارتقای کیفیت » یا « ارتقای وضع» (Upgrading) نام دارد.
بهسازی طیفی گسترده از خدمات مهندسی و فعالیتهائی را در بر می گیردکه ممکن است به منظورهای مختلف فنی ، اقتصادی، اجتماعی ، فرهنگی، زیبائی شناسی وحتیسیاسی، انجام داده شوند، از جمله:
- نمای ساختمان را به منظور تلطیف منظر یاهماهنگی با محیط اطراف بهسازی می کنند.
- به منظور کم کردن بار ساختمان، دیوارهای جداگر آن را تخریب و بامصالح سبک تر جایگزین
می نمایند.
- دیوارهای ساختمان را به منظور کاهش آلودگی صوتی، بهبود شرایط زیستو افزایش
رفاه بهره برداری کنندگان ، عایق بندی صدائی می کنند.
- گردشکار داخلی بنا را به منظور پاسخگوئی به نیازهای جدید وهماهنگ کردن آن با شرایط وتکنولوژی روز تغییر می دهند.
- به منظور کاهش هزینه های تامین شرایط دمائی در داخل ساختمان وکاهش میزان تبادل حرارتی آن با بیرون، دیوارهای ساختمان را عایق بندی حرارتی مینمایند.
- برای بهتر کردن شرایط دمائی در فضاهای داخل ساختمان و کاهش هزینههای گرمایش، خنک کردن وتهویه، موتورخانه ها وسیستمهای تاسیساتی را تعویض و باسیستمهائی کاراتر جایگزین می کنند.
- با تغییر یافتن وضع شبکه های زیربنائی سراسری آب ، فاضلاب ، گازوبرق، به منظور تامین هماهنگی ، شبکه های داخلی را اصلاح یا تعویض می نمایند.
- به منظور ایجاد قابلیت های لازم در ساختمان برای استفاده ازکامپیوتر و سیستمهای ارتباطی و مخابراتی روز آمد، تغییراتی در فضاهای داخل بناداده می شوند.
- بناهائی را به عنوان میراث فرهنگی باقیمانده از گذشتگان ، احیا،تعمیر یا مرمت می کنند تا بتوان آنها را حفظ کرده وسالم به آیندگان سپرد.
- محتمل است یک بنا را که جنبه ملی و نمادین دارد، مثلا" ساختمانیرا که اتفاقی ویژه ومهم در آن رخ داده، منزل یک رهبر سیاسی، یک دانشمند یا یکهنرمند را از طریق بهسازی حفظ نمایند.
- ممکن است سازه یک ساختمان و اجزا وعناصر متشکله آن، به منظورافزایش ایمنی و عمر مفید ساختمان، مورد بهسازی قرار داده شوند.
- به منظور « ایمنداشت » (Preservation) یعنی حراست زندگی انسان درمقابل بلاهائی که خود به وجود آورده ، نظیر خطرات امواج الکترو مغناطیسی ، تابشهایرادیو اکتیو و آلودگیهای زیست محیطی، محتمل است که تغییراتی کوچک یا بزرگ در اجزا وعناصر ساختمان داده شوند.
- بهسازی صرفنظر از نوع و گستردگی آن ، مستلزم «دخالت » (Intervention) در وضع موجود ساختمان است و همانطور که بهسازی، طیفی گسترده را شاملمی شود، میزان دخالت در وضع ساختان،اجزا و عناصر آن نیز طیفی گسترده از بسیار کم تابسیار زیاد را پوشش می دهد که از ترمیم (Make up, Clean up) آغاز شده و پس از عبوراز تعمیر (Repair) ، تقویت (Strengthening)، باز پیرائی (تعمیر و رنگ) (Refurbishing) ، نوکاری (تعمیر و رنگ کلی) (Renovation) ، تعمیرسازگاری (Adaptation)،
(تعمیر اساسی)(Reconditioning)، تغییرنوع بهره برداری و گردشکار (Remodeling) ، بازسازی (Rebuilding) ،جـــایگزینی (Substitution) یـا تعویض (Restoration) در ساختمانهای پیش ساخته، به احیای (Restoration) ، بناهای قدیمی میرسد که وارد جزییات آنها نمی شوم . بدیهی است که اگر هیچ یک از این راه حلها وافیبه مقصود نبود، اگر ساختمان مزاحمتی نداشت، به حال خود رها می شود یا تخریب و بهجای آن بنائی دیگر با مشخصه های دیگر احداث می گردد که « نوسازی» (Reconstruction) گفته می شود.
2- مفهوم « لرزه ای»
مفهوم « لرزه ای» از زمانی در نوشته ها وخدمات مهندسی وارد شد ، کهمهندسان به تجربه دریافتند که برای تامین ایمنی آنچه می سازند، ناگزیر باید اثرتکانهای شدید زمین را ، که به صورت ادواری حادث می شوند، در نظر بگیرند.
در واقع، لطمات ناشی از زلزله های بزرگ وکوچک و کوشش برای احتراز ازاین لطمات، محمل اصلی تکوین ورشد روشها و مشخص شدن معیارهای تامین ایمنی ساختمانهادر برابر زلزله بوده اند و بطور بدیهی، هرچه مراکز تجمع جمعیت بزرگتر شده اند، بهدلیل افزایش آسیب پذیری بالقوه آنها در برابر زلزله، ضرورت تامین ایمنی آنها دربرابر زلزله محسوستر وتلاش برای یافتن راه حلی به منظور تامین ایمنی بیشتر شده است. پیشگامان این راه دانشمندان کشور ژاپن و در پی آنان دانشمندان ایالات متحده آمریکابوده اند.
اولین اقدام عملی در این راه ، انجام پژوهشهائی در دانشگاه توکیو ازسالهای 1910 برای شناختن رفتار ساختمانها در موقع زلزله و تامین پایداری آنها ، بهابتکار دکتر ر.سانو (Dr.R.SANO) بوده است.
در ایالات متحده آمریکا پس از زلزله سال 1906 سانفرانسیسکو و حریقفراگیر ناشی از آن در ساختمانهای چوبی ، ابتدا حریق در مرکز توجه قرار گرفت ولیبتدریج توجه به سمت تامین پایداری ساختمانها در برابر زلزله معطوف شد و درسال 1925پس از زلزله سانتاباربارا ، برای اولین بار ضوابط و معیارهائی برای تامین پایداریساختمانها در برابر زلزله در آئین نامه متحدالشکل آمریکا U.B.C. مطرح شدند که رعایتآنها اختیاری بود و حدود 10 سال طول کشید که رعایت این ضوابط از حالت اختیاری خارجو اجباری گردد. این امر در سال 1935 در U.B.C. تصریح شد.
تدوین ضوابط برای تامین ایمنی ساختمانها در برابر زلزله، بتدریج درسایر کشورها هم آغاز گردید و هنوز تلاش برای تدقیق و پالایش این ضوابط، بطور گستردهوجهانی ادامه دارد. در کشور ما نیز پس اززلزله ویرانگر بوئین زهرا در سال 1341،تلاش برای تدوین اولین مدرک آئین نامه ای به منظور تامین ایمنی ساختمانها در برابرزلزله ، به ابتکار و هدایت آقای مهندس علی اکبر معین فر در چارچوب دفتر فنی سازمانبرنامه آغاز گردید.
با توجه به اینکه تلاش مهندسان برای طراحی ساختمانها در برابرزلزله وقتی شروع شدکه دهها سال از تدوین ضوابط طراحی و تامین ایمنی ساختمانها درمقابل بارهای قائم می گذشت، بطور طبیعی برای طراحی ساختمانها در برابر زلزله، ازهمان الگوی تامین ایمنی در مقابل بارهای قائم کمک گرفتند و همانطور که تامین ایمنیدر مقابل بارهای قائم و گاه بارهای جانبی باد، با برداشتی « یقین اندیشانه» به «تامین مقاومت» اجزا و عناصر سازه ای مشخص، در محیط ارتجاعی ، در مقابل نیروهایمشخص، محدود می شد، کوشش به عمل آمد که اثر زلزله را هم به صورت نیروئی جانبی درنظر گرفته و بر روی ساختمان اثر بدهند.
در اولین ضوابط مربوط به طراحی ساختمانها در برابر زلزله، با ایناستدلال که در موقع زلزله ، ساختمان تحت اثر(شتاب زمین) شتاب می گیرد واین شتاب بهپدید آمدن نیروی اینرسی می انجامد، در صدی از وزن ساختمان و اشیاء، مواد و بارهایدیگر موجود در آن را به صورت نیروئی افقی برساختمان اثر دادند و تصور حاکم این بودکه با تامین «مقاومت» اجزا و عناصر سازه ای در برابر این نیرو در محیط ارتجاعی ، میتوان ایمنی در برابر زلزله را تامین کرد و مانع خرابی ساختمان شد. به این ترتیب « طراحی برای مقاومت در برابر زلزله» شکل گرفت . ولی به دلیل قدرت تخریبی زیادمشاهده شده در زلزله های شدید ونامشخص بودن سقف آن، در هر تجدید نظر، درصد منظورشده در ضوابط افزایش داده می شد و خیلی زودآشکار گردید که با پذیرش رفتار ارتجاعیاجزا و عناصر سازه ای، ابعاد این اجزا وعناصر بطور غیر متعارف بزرگ می شوند وعملا" امکانات موجود انسان پاسخگوی این راه حل نیست. رسوبات ذهنی آن دوره هنوز هم کاملا" از بین نرفته وهنوز هم عده ای از مهندسان، تامین ایمنی در برابر زلزله را به « تامین مقاومت» تعبیر می کنند.
وقتی مهندسان دریافتند که تامین ایمنی ساختمانها در برابر نیروهایزلزله با همان الگوی تامین ایمنی در برابر بارهای قائم عملی نیست، جستجوی راهحلهای دیگر را در دستور کارشان قراردادند.
در اولین پژوهشها، مشخص گردید که باید فرق ماهوی موجود بین بارهایقائم ونیروهای اینرسی ناشی از زلزله را در بررسی ایمنی ساختمانها در برابر زلزله مدنظر داشت. مقادیربارهای قائم در جریان زلزله تغییری
نمی کنند و ثابت اند ولینیروهای اینرسی تابع شتاب داده شده به ساختمان دراثر زلزله اند و با تغییر مقدارشتاب تغییر می کنند و در واقع نمایانگر انرژی حرکتی القا شده به ساختمان می باشندکه باید توسط ساختمان جذب و مستهلک شوند. با عنایت به اینکه بخشی از این انرژی میتواند با تغییر شکلهای ارتجاعی و بخشی دیگر با تغییر شکلهای فرا ارتجاعی جذب شوندواگر ساختمان قادر به جذب و اتلاف انرژی حرکتی از این طریق نباشد، خرابی آن حتمیخواهد بود، مهندسان کوشش کردند با پذیرش خرابیهای محدود قابل کنترل وبا قبول درهمشکستن موضعی بخشهائی از اجزا وعناصر متشکله سازه ساختمان که خرابی آنها باعثفروپاشی ساختمان نمی شود وپس از زلزله، بسادگی قابل بهسازی اند، نیروهای زلزله راجذب و مستهلک نمایند. به عبارت دیگرسعی کردند که اگر نمی توانند از بروزخرابیجلوگیری کنند، آن را به جائی منتقل نمایند که آثار زیانبارش کمتر وجبران آنها پس اززلزله آسانتر باشد.به علاوه برای محدود کردن آثار جانبی خرابی، سعی کردند که پدیدارشدن گسیختگی در اجزا و عناصر سازه حالت ترد و ناگهانی نداشته و به صورت تغییرشکلهای فرا ارتجاعی و تشکیل مفصلهای خمیری باشد. به این ترتیب بتدریج ، اهمیت تغییرشکلهای فرا ارتجاعی برای جذب و اتلاف انرژی القا شده به ساختمان در اثر زلزله ،روشن شد و ابتدا مفهوم « شکل پذیری » در ضوابط طراحی منعکس و سپس «طراحی برایظرفیت» شکل گرفت.
موضوع محوری « طراحی برای ظرفیت» جذب و اتلاف انرژی حرکتی زلزله بهکمک تغییر شکلهای فرا ارتجاعی و تشکیل مفصلهای خمیری در مقاطع و مناطق از پیش تعیینشده سازه می باشد که بطور بدیهی مستلزم آن است که سازه نا معین (هیپرستاتیک) ودارای پیوندهای اضافی مناسب باشد، بطوریکه با از بین رفتن تعدادی از این پیوندهادراثر تغییر شکلهای فرا ارتجاعی ، سازه فرو نریزد.
بموازات این تغییر وتحولات ، اهمیت تغییر مکانهای جانبی نقاط مختلفاجزا و عناصر سازه ای در پایداری سازه ها روشن و محدود کردن این تغییر مکانها بهمنظورتامین ایمنی در برابر نیروهای زلزله ضرورت یافت، بویژه توجه به این نکته معطوفگردید که گرچه بروز تغییر شکلهای فرا ارتجاعی وتشکیل مفصلهای خمیری کار جذب و اتلافانرژی حرکتی ناشی از تکانهای شدید زمین را تسهیل می نماید، ولی تغییر مکانهای جانبیسازه نسبت به تغییر مکانهای نظیر رفتار ارتجاعی بیشتر می شوندو این مسئله از لحاظانطباق با ضوابط و قیود آئین نامه ای مربوط به تغییر مکانهای جانبی باید در طراحیملحوظ شود.
همچنین بتدریج با توجه به اینکه در همه احوال منظور از طراحی ،تامین و حفظ قابلیت بهره برداری از ساختمان است و سازه فقط بخشی از این قابلیت رافراهم می کندو اجرا و عناصر غیر سازه ای هم در تامین قابلیت
بهره برداری ازساختمان نقش اساسی دارند، بتدریج ضوابط و قیودی، هرچند کمرنگ، در آئین نامه هاوضوابط تایمن ایمنی ساختمانها در برابر زلزله وارد شدند.
3- بهسازی لرزه ای
با آنچه در مورد «بهسازی» و مفهوم لرزه ای گفته شد، اکنون می توان «بهسازی لرزه ای » را بررسی کرد.
گفتیم «بهسازی» موقعی صورت می گیرد که نارسائییا کمبودهای در ساختمان وجود داشته باشد وبرخی از موارد بهسازی را نام بردیم.
همچین دیدیم که مفهوم « لرزه ای» به چه مقولاتی مربوط می شود وبویژه دیدیم که آئین نامه ها در مورد سازة ساختمان، از دیدگاه این مفهوم روی چهنکاتی تاکید می ورزند.
حال می توانیم بگوئیم «بهسازی» وقتی مطرح می شود که ساختمانی، بهرعلت، آسیب دیده یا احتمال آسیب دیدنش در شرایط مختلف و به صورت عام وجود داشتهباشد. اما بهسازی لرزه بطور عمده موقعی مطرح
می شود که کاهش احتمال آسیب پذیریو بروز نارسائیهای کوچک یا بزرگ در ساختمان در اثر زلزله مد نظر باشد.
ذکر ایننکته خالی از لطف نیست که گرچه بهسازی به قدمت ساختن و در واقع همزاد آن است، تاچند دهه پیش ، «بهسازی» کار مهندسی محسوب نمی شد و آن را به حرفه مندان رده هایپایین ، یعنی معماران (به مفهوم سنتی) و بنایان واگذار می کردند و بطور استثنائی درموارد ویژه و برای ساختمانهای خاص از مهندسان کمک گرفته می شد. کارمهندسان ساختنفضاهای زیست و کار وارتباطات بود ودر واقع مهندسان کالبد فیزیکی زندگی مدنی را میساختند و اکنون هم می سازند، ولی با پیچیده تر شدن ساختمانها و بالطبع بغرنج شدنبهسازی آنها، بتدریج حضور مهندسان در این عرصه بیشتر شد ووقتی در حدود ربع قرن پیششورای اقتصادی سازمان ملل متحد در یک اقدام بی سابقه، کتابی در زمینه بهسازی وبرخیضوابط حاکم بر آن منتشر کرد، مسئله جایگاهی دیگر یافت. بویژه انتشار این کتاباهمیتی نمادین از لحاظ نشان دادن جایگاه مهم بهسازی در اقتصاد جهان داشت.
حدود بیست سال پیش، وقتی پیشنهاد کردم که «بهسازی» به عنوان درسیمستقل و واحدی اختیاری، برای اولین بار در دانشکده فنی ارائه شود، شاید برخی ازهمکاران هم به خاطر داشته باشند که می گفتم « اگر قرن بیستم قرن ساختن است، قرنبیست و یکم قرن بهسازی خواهد بود» و در قرن بیست و یکم، «ساختن» و
« بهسازی» همعنان و رکاب به رکاب حرکت خواهند کرد. ولی اکنون وضع ازاین هم فراتر رفته وبهسازی جلوتر از ساختن و نوسازی حرکت می کند. یکی از علل عمده این مسئله ، این استکه مهندسان در نوسازی بطور عمده در چارچوب مقررات و مفاهیم کلاسیک و متداول بایدحرکت کنند ولی در بهسازی امکان مطرح کردن افکار نو و راه حلهای غیر متعارف بیشتراست. یکی از ثمره های بزرگ این نحوة برخورد با مسئله ، «طراحی ساختمانها دربرابرزلزله برمبنای عملکرد» است که اول بار در بهسازی مطرح شد وسپس راه خود را به سمتآئین نامه های ساختن ساختمانهای نوگشود وگسترش یافت.
در اولین کارهای بهسازی که مهندسان به عهده گرفتند، بطور طبیعیتلاشها متوجه تعمیم مقررات تامین ایمنی ساختمانهای نو، بر امر بهسازی ساختمانهایموجود بود ولی تجربیات حاصل نشان دادند که رعایت این مقررات در بهسازی خواه بهمنظور « اعاده کیفیت» (اعاده وضعیت) ساختمانهای آسیب دیده و خواه به منظور «ارتقایکیفیت» (ارتقای وضعیت) ساختمانهائی که انجام وظیفه یا وظائفی سنگین تر از آنها موردنظر است ، دخالت بسیار در وضع موجود ساختمان را ایجاب می کند و به مراتب پرهزینهتراز اعمال مقررات مزبور در ساختمانهای در دست طراحی و ساخت است و امکاناتی قابلملاحظه می طلبد که فراهم کردن این امکانات اگر غیر ممکن نباشد، اغلب بسیار مشکل استبطوریکه دراغلب موارد پافشاری در کاربرد مقررات نوسازی در امر بهسازی ، کار را بهبن بست می کشاند. کوشش برای یافتن راه حل ادامه یافت و مهندسان دست اندرکار بهسازیبتدریج به این نتیجه رسیدند که اگر نمی توان باهزینه ای منطقی و معقول ایمنیساختمانی را تا حد یک ساختمان
نو بالابرد، دلیلی ندارد که آن را به حال خود رهاکنیم. بلکه عقل سلیم و منطق مهندسی حکم می کنند که با تساهل و تسامح واختیار کردنمیزان دخالت در وضع ساختمان متناسب با امکانات، هرمیزان ایمنی را که دستیابی به آندرچارچوب منطق وامکانات میسر است، تامین کنیم.
اهمیت این راه حل موقعی بیشتر شد که از سوئی ، برمبنای شناخت بیشتراز پدیدة زلزله، آئین نامه های روز آمد تامین ایمنی ساختمانها در برابر زلزله،محدودیتهائی بیشتر برای طراحی ساختمانها در نظر گرفتند و از سوئی دیگر ، توقع جوامعانسانی برای تامین ایمنی، با سرعت رو به افزایش نهاد و « بهسازی لرزه ای ساختمانهایموجود» در دستور روز قرار گرفت. زیرا مسئله از دو حال خارج نبود، یا ساختمانهابراساس آئین نامه ای معتبر برای زلزله طراحی نشده بودند یا براساس آئین نامه هایپیشین طراحی شده بودند که نیروها و محدودیتهائی کمتر نسبت به آئین نامه هایجدیداعمال می کردند ولذا در هر دو حال ، ایمنی ساختمانها در برابر نیروهای زلزلهمورد تردیدبود و می بایست مورد واکاوی قرار می گرفت و بطور بدیهی، با توجه به حجمزیاد ساختمانها و محدودیت امکانات، تامین ایمنی همه ساختمانهای موجود در حدساختمانهای نو میسر نبود و چاره ای جز این نبود که به تامین ایمنی نسبی در حدمقدورات اکتفا شود. وقتی که به این ترتیب بهسازی با تساهل و تسامح برای تامین ایمنیمحدود ضرورت یافت ، برای احتراز از اعمال سلیقه های متفاوت و ضابطه مند کردن امربهسازی با پذیرش ایمنی نسبی، فکر تدوین ضوابطی برای بهسازی ساختمانهای موجود، درمجامع مهندسی پدید آمد.
کار تدوین این ضوابط با تعریف «سطوح عملکرد ساختمان» شامل «سطوح عملکرد سازه ای» و
«سطوح عملکرد غیرسازه ای » از یک سو و تعریف سطوحمخاطرات زلزله تهدید کنندة ساختمانها از سوئی دیگر، آغاز شد و بتدریج به تدوین « ضوابط بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود» انجامید.
به این ترتیب، با تجدید نظر در فلسفه بهسازی ، بهسازی از قید آئیننامه های طراحی و ساخت ساختمانهای نو رها گردید.
براساس این ضوابط، «بهسازی لرزه ای» را می توان نوعی « بهینه سازی » در « بهسازی» دانست که شاخصه اصلی آن تامین ایمنی بطور نسبی، متناسب با مقدوراتوامکانات ، برای تمام اجزا و عناصر ساختمان، اعم از سازه ای و غیر سازه ای استواین را می توان «جوهر اصلی بهسازی لرزه ای» دانست .
در کشور ما نیز، تقریبا" همزمان با اکثر کشورهای زلزله خیز جهان،این ضوابط توسط «سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور» تدوین و تحت عنوان «دستورالعملبهسازی ساختمانهای موجود» منتشر گردید و در اختیار دست اندرکاران قرارگرفت .
براساس این دستوالعمل ، وقتی صحبت از بهسازی لرزه ای ساختمانی بهمیان می آید، مفهومش این است که ساختمان مزبور، کم یا بیش، عملکرد لازم را در برابرزلزله ندارد.
عملکرد ساختمان ، همانطور که دیدیم ، مشتمل بردو مولفه است ، عملکردسازه ای و عملکرد غیرسازه ای . عملکرد سازه ای بطور بدیهی به سازه ساختمان مربوط میشود و عملکرد غیرسازه ای ،اقلام معماری و تاسیساتی را شامل می گردد.
وقتی می گوئیم سازه یک ساختمان عملکرد لازم ندارد، محتمل است که یکییا تعدادی از نارسائیهای مشروحه زیررا داشته باشد:
- برخی از اجزای سازه یا کل آن ، « مقاومت»کافی دربرابر نیروهایناشی اززلزله را نداشته باشند و تلاشها و تنشها در مقاطع مختلف سازه از حد قابلپذیرش فراترروند.
- برخی از اجزای سازه یا کل آن ، فاقد «سختی» مناسب در برابر اثرنیروهای ناشی از زلزله باشند و تغییر مکانهای جانبی سازه از حد قابل پذیرش تجاوزنمایند.
- برخی از اجزای سازه یا کل آن از «شکل پذیری» کافی برخوردارنباشند و نتوانند انرژی منتقله از زلزله به ساختمان را گرفته ، از طریق احراز تغییرشکلهای فرا ارتجاعی در مقاطع واجزای از پیش تعیین شده ، بدون درهم شکستن و فروریختنساختمان ، تلف نمایند.
وقتی عملکرد غیر سازه ای ساختمانی در برابر زلزله نارسائی داشتهباشد، ممکن است در موقع زلزله کاستیهای زیر درآن پدید آیند:
- شبکه برق ساختمان آسیب ببیند و زندگی درداخل ساختمان مختل شود (مثلا" آسانسورها متوقف شوند) یا در اثر اتصالی مدارها و جرقه زدن آنها سبب ایجادحریق گردد.
- چراغها جداشده ، فروافتاده و گردشکار در داخل ساختمان و راههایخروج اضطراری به دلیل از بین رفتن سیستم تامین روشنائی ، مختل شود.
- در ساختمانهای خاص نظیر بیمارستانها، سیستم تامین و توزیع برقاضطراری آسیب دیده و قادربه انجام وظیفه نباشد.
- شبکه تلفن ، سیستم ارتباطی ومخابراتی، تجهیزات پیام رسانی ،تجهیزات شبکه کامپیوتر ، تجهیزات اعلام حریق و پیشگیری از آن آسیب دیده و کارشاندچار اختلال شود.
- شبکه لوله کشی آب آسیب دیده و آب به داخل فضاها نشت نماید یا حتیلوله ها شکسته و جریان آب قطع گردد.
- لوله کشی فاضلاب آسیب دیده و نشت فاضلاب،بهداشت فضاها را مختل کرده و سلامتی بهره برداران از ساختمان را به مخاطرهاندازد.
- لوله کشی گاز آسیب دیده ، گاز به بیرون نشت نماید وخطر انفجار وآتش سوزی درساختمان پدید آید.
- سیستمهای گرمایش ،سرمایش ،تهویه و تعویض هوا وموتورخانه ها آسیب دیده و شرایط نامناسب رفاهی برای زندگی پدیدآورند و سبب پخش شدنموادی نظیر آمونیاک و گازهای هالوژنه شده و بهداشت ساکنان را به مخاطرهاندازند.
- تیغه ها و دیوارهای جداگر فروریخته ، باعث لطمات جانی ومالی شده وگردشکارفضاها را برهم زنند.
- سقفهای کاذب فروریخته یا دراثر ضربه زدن بهدیوارها و جداگرها وحتی به اجزای سازه ای ، باعث تشدید خرابیهای ناشی اززلزله وافزایش لطمات و تلفات گردند.
- شیشه های درها و پنجره ها شکسته و فضاها غیرقابل استفادهگردند.
- درها و پنجره ها در نتیجه تغییر شکلهای ماندگار ناشی از حرکاتزلزله ، بازوبسته نشوند.
- .........................
از این موارد باز هم می توان یافت ، به عبارت دیگر مواردکاستیهای ناشی از نقص عملکرد سازه ای ، بویژه نقص عملکرد غیرسازه ای به موارد فوقمحدود نمی شوند و طبعا" در « بهسازی لرزه ای» بایدبه همه این کاستیها اندیشید وآنها را رفع کرد و توجه داشت که نه با تامین عملکرد سازه ای ساختمان به تنهائی و نهتنها با تامین عملکرد غیره سازه ای ساختمان، عملکرد مورد انتظار ساختمان تامین نمیشود. به عنوان مثال ساختمان بیمارستانی را درنظر بگیرید که سازه آن همه جانبهبهسازی شده بطوریکه در مقابل زلزله خدشه ای به عملکرد آن وارد نیامده است ولی تمامشبکه های آن شامل شبکه آب ، فاضلاب ، برق، گازآسیب دیده ، شیشه های درها و پنجره هاشکسته اند. آیا چنین بیمارستانی می تواند عملکرد مورد انتظار را در موقع زلزله و پساز زلزله داشته باشد؟
با توجه به آنچه گذشت می توان نتیجه گرفت که « مقاوم سازی» جزئی از یک کل به نام
« بهسازی لرزه ای» است واطلاق نام جزءبهکل و کاربرد واژه « مقاوم سازی » به جای « بهسازی لرزه ای» گمراه کننده است و اینشبهه را ایجاد می کند که همانند یک قرن پیش، هنوز تنها به مقاومت می اندیشیم و میخواهیم سازه و اجزای سازه ای ساختمان موجودی را چنان تقویت کنیم که دربرابر زلزلهمقاومت نمایند. این کاراگر غیرممکن نباشد، بسیار مشکل ، پرهزینه و زمان براست ، درحالیکه « بهسازی لرزه ای »
جامع نگر و فراگیر است و همه اجزا و عناصر ساختمان، اعم از سازه ایو غیر سازه ای را شامل می شود و می تواند به درجات مختلف صورت گیرد و با رعایتموازین بهسازی لرزه ای، متناسب با امکانات می توان ایمنی راکم یا زیاداختیار نمودو زمان و هزینه لازم برای بهسازی را کاهش یا افزایش داد. به عبارت دیگر، فرق « مقاوم سازی» با « بهسازی لرزه ای» ، فرق موجود بین یک « جزء» محدود و غیر قابلانعطاف با یک «کل» فراگیرو انعطاف پذیر است.
با توجه به تعددساختمانهایموجود در سطح کشور و اینکه بطور طبیعی آئین نامه های جدید طراحی ساختمانها در برابرزلزله ، که ملحوظ داشتن نیروهای بیشتری رادرطراحی ساختمانها طلب می کنند،
نمیتوانسته اند درطرح واجرای آنها رعایت شوند، حجم عملیات لازم برای «مقاوم سازی » ساختمانهای مزبور زیادو هزینه های مربوطه بقدری گزاف خواهندبودکه عملا" قابل تامیننیستند و صحبت از
«مقاوم سازی » آنها ، تعلیق کار به محال است .
ولی می توان براحتی از ایمن سازی فنی وبهسازی لرزه ای صحبتکردزیرا « ایمنی » مقوله ای نسبی است و می توان حتی بدون هزینه یا با هزینه ایناچیز، از بخشی از لطمات و خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله جلوگیری کرد. به عنوانمثال می توان با انتقال بارهای سنگین (مثل بایگانی و آرشیو) از طبقات بالای ساختمانیک اداره به طبقات پائین یا به زیرزمین ، میزان ایمنی دربرابرزلزله را افزود. یا بابستن قفسه ها، یخچال و غیره به دیوار، آسیب پذیری آنها را کاهش داد. بدیهی است کههرچه امکانات بیشتر باشند، میزان ایمنی را بیشتر می توان افزود و میزان ایمنی رامتناسب با عملکرد مورد انتظار از ساختمان ، زیاد یا کم اختیار کرد.
برای حسن ختام یادآوری می شود که وقتی سازمان مدیریت و برنامهریزی کشور، بابررسی جوانب امر، نام جامع و مانع « بهسازی لرزه ای » را برای تامینایمنی ساختمانهای موجوددربرابر زلزله اختیار کرده
است ، اصلح آن است که این نامرا بپذیریم و با کاربردواژه های نارسا، ایجاد اغتشاش فکری نکنیم .
